歴史的に、JoVE(The Journal of Visualized Experiments)は、主に生物医学研究に焦点を当て、生物工学、臨床およびトランスレーショナル医学、免疫学と感染症、および神経科学のサブセクションを開発してきました。 この7月、JoVEは、プラズマ物理学から材料科学まで、さまざまなコンテンツを含む応用物理学セクションを立ち上げます。 新しいセクションは、Center for Laser-Based Manufacturingの研究者が研究しているパデュー大学の注目すべき記事から始めます。
物質は、固体、液体、気体の3つの身近な状態で存在します。 ガスに十分なエネルギーが当たると、原子は電子を失ったり、イオン化したりして、プラズマと呼ばれる4番目の状態を形成することができます。 プラズマは物質の最も豊富な形態です。目に見える宇宙の約99.999%を占めています。 100フェムト秒(100兆秒)の超短レーザーパルスを用いて、私たちの著者たちは、金属表面から進化する初期のプラズマを視覚化できるポンププローブシャドウグラフィーと呼ばれる技術を実証しています。 シミュレーションモデルを構築することで、初期のプラズマダイナミクスを調べることができ、物質がどのようにイオン化するかをより深く理解することができます。
応用物理学の材料科学サブカテゴリでは、JoVEがミシガン大学で具体化されており、研究者は微細加工の新しい方法を開発しています。 私たちの著者は、カーボンナノチューブから複雑な3次元微細構造を成長させる方法を実証し、ポリマーや生体材料からレプリカをキャストするためのマスターモールドとして使用できます。 走査型電子顕微鏡により、カーボンナノチューブマスターモールドは、これらのモールドから作られたポリマーレプリカにおいて、マイクロスケールの形状とナノスケールのテクスチャーで高い忠実度で再現されていることが明らかになりました。 微細加工技術により、ラボの運営を小規模で行うことができ、基本的にはラボをチップ上に置くことができます。
応用物理学から心臓生理学へと移行したJoVEは、ジョージワシントン大学を訪れ、修正されたランゲンドルフ製剤を撮影します。 JoVEは、心臓が一度に何時間も単独で鼓動することを可能にするこの生理学的準備を実証するいくつかの記事を公開しています。 このアプローチでは、大動脈を介して心臓を逆行性灌流し、大動脈弁を閉じ、酸素化された灌流物を冠状動脈循環に押し込み、心臓組織を維持します。
私たちの著者は、左心房付属器、下大静脈、および肺動脈にカニューレを通すことを含むこの準備の変更を提示します。 この状態では、心臓の4つの心室すべてがカニューレ挿入され、それによって両方の心室に生理学的な負荷圧力が供給され、大動脈を介して心臓を逆行性に灌流する必要がなくなります。 したがって、心臓の灌流は正常な方向にあり、心臓は冠状動脈灌流のためにそれ自身の圧力を提供します。
この両心室ワーキング心臓モデルが達成されると、著者らはニクトンアミドアデニンジヌクループチド(NADH)蛍光のイメージングの設定に進みます。 ミトコンドリアに存在するこの補酵素は、還元された状態で蛍光を発し、局所的な酸素濃度、ひいては心臓代謝の測定値を提供します。 これらの研究者は、さまざまなペーシング レートでの NADH 蛍光の測定を実証し、それによって、この生理学的に関連するモデルの可能性を示しています。
バイオエンジニアリングのセクションでは、JoVEが太平洋大学を訪れ、合成クモの糸の生産に関する記事を執筆しています。 2010年に、JoVEは、ブラックウィドウスパイダーから12の絹を生産する腺を分離するマイクロダイセクション技術を実証したVierra研究所からの記事を発表しました。 これらの腺を単離することで、特定のクモの糸タンパク質を同定するための分析技術を実行することができます。 クモは毒があり、共食いであるため、クモの糸の大量生産のために飼育することは非現実的です。 そこで、Vierra研究室では、シルクタンパク質含有プラスミドで細菌を形質転換し、組換えクモ糸タンパク質を細菌に発現させます。
今年7月のJoVEでは、Vierraグループがこれらの細菌からクモの糸タンパク質を分離し精製する方法を紹介します。 次に、精製されたタンパク質がどのように繊維に紡がれるかを示し、これらの繊維を収集する方法と強度を評価する方法を示します。 クモの糸は、その生体適合性と機械的特性により引張鋼よりも強度が高いため、生体材料科学者にとって非常に興味深いものです。 Vierra研究室は、クモの糸の実験室規模の生産を、大規模な製造プロセスに拡張できる可能性があることを示しました。 この簡単な要約は、JoVEが今年7月にリリースする50の記事のうち4つをまとめたものです。 その他の注目すべき出版物には、後期ニワトリ胚におけるex ovoエレクトロポレーションのデモンストレーション、ヒト細胞からの分泌タンパク質の産生、ショウジョウバエの脳のex vivo培養などがあります。